Examkin

Soru

Zorluk: OrtaLe Chatelier İlkesi: Sıcaklık Etkisi

Sabit hacimli kapalı bir kapta,

2A(g)+B(g)⇌2C(g)2\text{A}(g) + \text{B}(g) \rightleftharpoons 2\text{C}(g)

tepkimesi dengededir. Bu sistemin farklı sıcaklıklarda ölçülen derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) değerleri aşağıdaki tabloda verilmiştir:

Sıcaklık (∘C^\circ\text{C})Denge Sabiti (KcK_c)
254×10−24 \times 10^{-2}
508×10−38 \times 10^{-3}

Buna göre, bu denge sistemi ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

  1. Sıcaklık artırıldığında geri tepkime hızı, ileri tepkime hızına göre daha fazla artar.Cevap
  2. B
    Sabit sıcaklıkta tepkime kabının hacmi azaltılarak toplam basınç artırıldığında denge ürünler lehine kayar ve KcK_c değeri büyür.
  3. C
    Sıcaklık değişiminin KpK_p üzerindeki etkisi incelenirken kullanılan Kp=Kc(RT)ΔnK_p = K_c(RT)^{\Delta n} bağıntısındaki Δn\Delta n değeri, girenlerin katsayıları toplamından ürünlerinki çıkarılarak +1+1 olarak hesaplanmalıdır.
  4. D
    Tepkimede girenlerin gaz katsayıları toplamı ürünlerinkine eşit olsaydı, sıcaklık artışı dengenin yönünü etkilemezdi.
  5. E
    Sisteme uygun bir katalizör eklenmesi tepkime entalpisini (ΔH\Delta H) değiştireceği için sıcaklık artı��ının denge üzerindeki etkisini tersine çevirir.

Cevap

Sıcaklık artırıldığında geri tepkime hızının, ileri tepkime hızına göre daha fazla artacağını belirten ifade doğrudur.
Verilen tepkimenin sıcaklığı artırıldığında KcK_c değerinin küçülmesi tepkimenin ekzotermik olduğunu kanıtlar. Sıcaklık artışı hem ileri hem geri tepkime hızlarını artırsa da endotermik olan geri yönün aktifleşme enerjisi daha büyük olduğundan geri hızdaki artış miktarı ileri hıza göre daha fazla olur. Bu durum dengenin girenler yönüne kaymasına yol açar.

Adım Adım Çözüm

1
Sıcaklık değişimiyle KcK_c değerindeki değişimi analiz ederek tepkimenin entalpi işaretini belirlemek.
Sıcaklık artarken (25∘C→50∘C25 ^\circ\text{C} \rightarrow 50 ^\circ\text{C}), denge sabiti (KcK_c) küçülmüştür (4×10−2→8×10−34 \times 10^{-2} \rightarrow 8 \times 10^{-3}). Bu durum, sıcaklık artışının dengeyi girenler lehine kaydırdığını ve tepkimenin ekzotermik (ΔH<0\Delta H < 0) olduğunu gösterir.
Sıcaklık artışıyla denge sabitinin küçülmesi, yalnızca ekzotermik tepkimelere özgü bir durumdur.
2
Sıcaklık artışının ileri ve geri tepkime hızları üzerindeki etkisini Le Chatelier ilkesine göre yorumlamak.
Sıcaklık artışı hem ileri tepkime hızını (rir_i) hem de geri tepkime hızını (rgr_g) artırır. Ancak tepkime ekzotermik olduğundan, geri tepkimenin aktifleşme enerjisi (EagE_{ag}) ileri tepkimeninkinden (EaiE_{ai}) büyüktür. Bu nedenle sıcaklık artışı geri tepkime hızını daha fazla artırır (rg>rir_g > r_i olur) ve sistem girenler yönüne kayar.
Aktifleşme enerjisi büyük olan tepkimeler (endotermik yön), s��caklık değişimlerine karşı daha duyarlıdır.
3
Seçeneklerdeki ifadeleri kimyasal denge kuralları açısından değerlendirmek.
Geri hızın ileri hıza göre daha fazla artacağını belirten seçenek doğrudur. Diğer seçeneklerdeki hacim değişimiyle KcK_c değişimi iddiası, Δn\Delta n formül hatası, gaz katsayıları eşitliğinin sıcaklık etkisini yok edeceği yanılgısı ve katalizörün entalpiyi değiştireceği varsayımı yanlıştır.
Denge sabiti yalnızca sıcaklıkla değişir, katalizör entalpiyi etkilemez ve Δn\Delta n ürün eksi giren gaz katsayıları farkıdır.

Anahtar Kavram

Ekzotermik denge tepkimelerinde sıcaklık artışı dengeyi girenler lehine kaydırır; bu süreçte hem ileri hem geri hız artsa da endotermik olan geri yönün hızı daha çok artar. Denge sabiti KcK_c ise sadece sıcaklıkla değişir.
Bu soruyu puanla

Konular

Le Chatelier İlkesi: Sıcaklık Etkisi

Bu konudan daha fazla soru